Углерод и кремний

Содержание

Слайд 2

Нахождение в природе. Среди множества химических элементов, без которых невозможно существование

Нахождение в природе.

Среди множества химических элементов, без которых невозможно существование

жизни на Земле, углерод является главным. Более 99% углерода в атмосфере содержится в виде углекислого газа. Около 97% углерода в океанах существует в растворённой форме ( ), а в литосфере - в виде минералов.
Элементарный углерод присутствует в атмосфере в малых количествах в виде графита и алмаза, а в почве - в форме древесного угля.
Слайд 3

Положение в ПСХЭ. Общая характеристика элементов подгруппы углерода. Главную подгруппу IV

Положение в ПСХЭ. Общая характеристика элементов подгруппы углерода.

Главную подгруппу IV группы

периодической системы Д. И. Менделеева образуют пять элементов - углерод, кремний, германий, олово и свинец. В связи с тем, что от углерода к свинцу радиус атома увеличивается, размеры атомов возрастают, способность к присоединению электронов, а, следовательно, и неметаллические свойства будут ослабевать, легкость же отдачи электронов - возрастать.
Слайд 4

Электронное строение В нормальном состоянии элементы этой подгруппы проявляют валентность, равную

Электронное строение

В нормальном состоянии элементы этой подгруппы проявляют валентность, равную 2.

При переходе в возбуждённое состояние, сопровождающееся переходом одного из s – электронов внешнего слоя в свободную ячейку p – подуровня того же уровня, все электроны наружного слоя становятся не спаренными и валентность при этом возрастает до 4.
Слайд 5

Методы получения: лабораторные и промышленные. Углерод Неполное сжигание метана: СН4 +

Методы получения: лабораторные и промышленные.

Углерод
Неполное сжигание метана:
СН4 + О2

= С + 2Н2О
Оксид углерода (II)
В промышленности:
Оксид углерода (II) получают в особых печах, называемых газогенераторами, в результате двух последовательно протекающих реакций. В нижней части газогенератора, где кислорода достаточно, происходит полное сгорание угля и образуется оксид углерода (IV):
C + O2 = CO2 + 402 кДж.
Слайд 6

По мере продвижения оксида углерода (IV) снизу вверх последний соприкасается с

По мере продвижения оксида углерода (IV) снизу вверх последний соприкасается с

раскалённым углём:
CO2 + C = CO – 175 кДж.
Получающийся газ состоит из свободного азота и оксида углерода (II). Такая смесь называется генераторным газом. В газогенераторах иногда через раскалённый уголь продувают водяной пар:
C + H2O = CO + H2 – Q, «CO + H2» - водяной газ.
В лаборатории:
Действуя на муравьиную кислоту концентрированной серной кислотой, которая связывает воду:
HCOOH → H2O + CO↑.
Слайд 7

Оксид углерода (IV) В промышленности: Побочный продукт при производстве извести: CaCO3

Оксид углерода (IV)
В промышленности:
Побочный продукт при производстве извести:
CaCO3 → CaO +

CO2↑.
В лаборатории:
При взаимодействии кислот с мелом или мрамором:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑+ H2O.
Карбиды
Карбиды получают при помощи прокаливания металлов или их оксидов с углём.
Слайд 8

Угольная кислота Получают растворением оксида углерода (IV) в воде. Так как

Угольная кислота
Получают растворением оксида углерода (IV) в воде. Так как угольная

кислота очень не прочное соединение, то эта реакция обратима: CO2 + H2O ⮀ H2CO3.
Кремний
В промышленности:
При нагревании смеси песка и угля:
2C + SiO2 → Si + 2CO.
В лаборатории:
При взаимодействии смеси чистого песка с порошком магния:
2Mg + SiO2 → 2MgO + Si.
Слайд 9

Кремниевая кислота Получают при действии кислот на растворы её солей. При

Кремниевая кислота
Получают при действии кислот на растворы её солей. При этом

она выпадает в виде студенистого осадка:
Na2SiO3 + HCl → 2NaCl + H2SiO3⭣
2H+ + SiO32- → H2SiO3⭣
Слайд 10

Аллотропные видоизменения углерода. Углерод существует в трех аллотропных модификациях: алмаз, графит и карбин.

Аллотропные видоизменения углерода.

Углерод существует в трех аллотропных модификациях: алмаз, графит и

карбин.
Слайд 11

Графит. Мягкий графит имеет слоистое строение. Непрозрачен, серого цвета с металлическим

Графит.

Мягкий графит имеет слоистое строение.
Непрозрачен, серого цвета с металлическим блеском.
Довольно

хорошо проводит электрический ток, благодаря наличию подвижных электронов.
Скользок на ощупь.
Одно из самых мягких среди твердых веществ.

Рис.2 Модель решетки графита.

Слайд 12

Алмаз. Алмаз - самое твердое природное вещество. Кристаллы алмазов высоко ценятся

Алмаз.

Алмаз - самое твердое природное вещество. Кристаллы алмазов высоко ценятся и

как технический материал, и как драгоценное украшение. Хорошо отшлифованный алмаз - бриллиант. Преломляя лучи света, он сверкает чистыми, яркими цветами радуги.
Самый крупный из когда-либо найденных алмазов весит 602 г, имеет длину 11 см, ширину 5 см, высоту 6 см. Этот алмаз был найден в 1905 г и носит имя «Кэллиан».

Рис.1 Модель решетки алмаза.

Слайд 13

Карбин и Зеркальный углерод. Карбин представляет собой порошок глубокого черного цвета

Карбин и Зеркальный углерод.

Карбин представляет собой порошок глубокого черного цвета с

вкраплением более крупных частиц.
Карбин - самая термодинамически устойчивая форма элементарного углерода.
Зеркальный углерод имеет слоистое строение.
Одна из важнейших особенностей зеркального углерода (кроме твердости, стойкости к высоким температурам и т. д.) - его биологическая совместимость с живыми тканями.
Слайд 14

Химические свойства. Щелочи переводят кремний в соли кремниевой кислоты с выделением

Химические свойства.

Щелочи переводят кремний в соли кремниевой кислоты с выделением

водорода :Si + 2КОН + H2O= К2Si03 + 2Н2
С водой углерод и кремний реагируют лишь при высоких температурах:
С + Н2О ¬ СО + Н2
Si + ЗН2О = Н2SiO3 + 2Н2
Углерод в отличие от кремния непосредственно взаимодействует с водородом: С + 2Н2 = СН4
Слайд 15

Карбиды. Соединения углерода с металлами и другими элементами, которые по отношению

Карбиды.

Соединения углерода с металлами и другими элементами, которые по отношению к

углероду являются электроположительными, называются карбидами.
При взаимодействии карбида алюминия с водой образуется метан
Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH)3 + 3CH4
При взаимодействии с водой карбида кальция – ацетилен:
CaC2 + 2H2O = Ca (OH)2 + C2H2
Слайд 16

Применение. Углерод определяется тем, что свыше 90 % всех первичных источников

Применение.

Углерод определяется тем, что свыше 90 % всех первичных источников

потребляемой в мире энергии приходится на органическое топливо.
Гидрокарбонат натрия продают в аптеках и продовольственных магазинах под названием питьевой соды.Питьевую соду применяют в кондитерском деле и хлебопечении.
Слайд 17

Оксид углерода (IV) ✔ Получение сахара. ✔ Тушение пожаров. ✔ Производство фруктовых вод. ✔ «Сухой лёд».

Оксид углерода (IV)

✔    Получение сахара.
✔    Тушение пожаров.
✔  Производство фруктовых вод.
✔    «Сухой лёд».

Слайд 18

Оксид кремния (IV) Силикатных кирпичи. Керамические изделия. Стекло.

Оксид кремния (IV)

Силикатных кирпичи.
Керамические изделия.
Стекло.

Слайд 19

Силикаты. Клей.

Силикаты.

Клей.

Слайд 20

Интересный факт. Подземный углерод мог не раз вызвать массовое вымирание на

Интересный факт.

Подземный углерод мог не раз вызвать массовое вымирание на

планете и постоянно грозит разразиться новой катастрофой в любой момент.
Одно из этих событий произошло 245 миллионов лет назад в конце Пермской эры, которая представляла собой самый трагический случай вымирания фауны в земной хронологии: ископаемые породы свидетельствуют о вымирании тогда около 96% всех морских обитателей. Возможно подобный же случай привел к началу вымирания динозавров задолго до катастрофы с падением астероида 65 миллионов лет.